멍게껍질 속 나노셀룰로오스, 탄소나노튜브 결합시켜 이산화질소 실시간 탐지

쌉쌀하면서 시원한 맛을 자랑하는 해산물인 멍게 속살은 젓갈이나 비빔밥, 미역국 등 다양한 식재료로 쓰인다. 그렇지만 원추형 돌기가 나 있는 딱딱한 껍질은 활용가치가 없어 버려지는 경우가 대부분이다. 그런데 국내 연구진이 멍게 껍질을 이용해 유해가스를 탐지할 수 있는 섬유센서를 만들어 화제가 되고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터, 카이스트 생명화학공학과 공동연구팀은 멍게껍질에서 추출한 물질과 탄소나노튜브를 결합시킨 복합섬유로 환경오염물질인 이산화질소를 감지할 수 있는 섬유형태의 웨어러블 휴대용센서를 개발하는데 성공했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노소재 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다.

최근 다양한 웨어러블 기기가 등장하고 있는데 단순히 입고 착용하는 것으로 주변 환경상태를 감지할 수 있는 웨어러블 센서 분야도 주목받고 있다. 웨어러블 센서 중 섬유형태는 일반 섬유와 결합시켜 옷이나 가방 등으로 만들 수 있기 때문에 특히 과학자들의 관심을 끌고 있다. 그렇지만 기존의 섬유기반 웨어러블 센서 소재들은 일반 섬유에 센서 소재를 코팅하는 방식이어서 결합력이 떨어져 오래 사용할 수 없다는 단점이 있었다. 이 문제를 해결하기 위한 그래핀 산화물 섬유도 등장하고 있지만 후처리 공정이 필요해 공정이 복잡하고 생산비용이 많이 들었다.

연구팀은 버려지는 멍게껍질에서 나노셀룰로오스라는 물질을 추출해 탄소나노튜브와 결합시켜 후처리 과정이 필요없는 복합섬유를 만들었다. 이렇게 만들어진 복합섬유는 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라 유연성도 좋아 일반섬유와 함께 천으로 직조할 수 있다. 특히 섬유산업에서 사용하고 있는 일반 습식방사법으로 복합섬유를 연속 생산할 수 있어서 값싼 웨어러블 가스센서를 상용화하는데도 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 연구팀은 실제로 복합섬유를 이용한 직물을 만들어 유해가스인 이산화질소를 실시간으로 감지하는데 성공하기도 했다.

정현수 KIST 박사는 “이번 연구는 웨어러블 센서 소재로 갖추어야 할 기본 물성들을 재료 복합화를 통해 한 번에 만들 수 있도록 했다는 점에서 의미가 있다”라며 “이번에 개발된 섬유형태의 센서는 기계적 유연성을 바탕으로 웨어러블 디바이스, 헬스케어 등 바이오분야 뿐만 아니라 안전, 국방까지 그 적용범위가 무궁할 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr